Age hardening of Zr-2.5 wt % Nb slowly cooled from the (α +β) phase field

Zirconium-2.5 wt % niobium, furnace cooled or air cooled from the (α + β) phase field increases in hardness when aged in the temperature range 300 to 500 °C. Electron microscope studies revealed a fine two phase structure of α zirconium grains surrounded by a network of a second phase identified by X-ray diffraction to be cubic β-zirconium containing about 20 wt % Nb. When the β-zirconium phase is aged in this temperature range it transforms to enriched-β and ω phases with a corresponding increase in hardness and strength. From this it is inferred that the hardness and strength increases observed in the two phase alloy are due to the age hardening of the β phase. This composite structure of ductile α grains in a hard strong network may be the reason for the good in-reactor creep resistance of extruded and coldworked pressure tubes. Un alliage zirconium-niobium à 2,5% en poids, refroidi au four, ou refroidi à l'air depuis le domaine (α + β) augmente de dureté par vieillissement dans l'intervalle de températures 300–500 °C. Des études au microscope électronique ont révélé une structure fine à deux phases de grains de zirconium α entouré par un réseau de seconde phase qui a été identifiée par les rayons X comme étant constituée par du zirconium β cubique contenant environ 20% en poids de niobium. Quand la phase du zirconium β est vieillie dans ce domaine de températures, elle se transforme en phase β enrichie et ω avec un accroissement correspondant de dureté et de résistance. De ces résultats il est déduit que les accroissements de dureté et de résistance observés dans l'alliage à deux phases sont dus au vieillissement de la phase β. Ces structures composites de grains α ductiles dans un réseau résistant, peuvent être la raison de la bonne résistance au fluage en réacteur de tubes de force extrudés et écrouis à froid. In Zr-2,5% Nb-Legierungen, die aus dein (α + β). Bereich im Ofen oder an Luft abgekühlt wurden, erhöht sich die Härte, wenn die Auslagerung zwischen 300 und 500 °C erfolgt. Aus elektronenmikroskopischen Untersuchungen ergibt sich eine feinverteilte zweiphasige Struktur von α-Zr-Körnern, die von einer Matrix einer zweiten Phase umgeben sind. Diese wurde durch Röntgenbeugungsuntersuchungen als kubisches, 20% Nb enthaltendes β-Zr identifiziert. Durch Auslagerung des β-Zr in diesem Temperaturbereich erfolgt die Umwandlung in eine angereicherte β- und eine ω-Phase mit einer entsprechenden Zunahme an Härte und Festigkeit. Daraus wird gefolgert, dass die in der zweiphasigen Legierung beobachteten Eigenschaftsänderungen auf einer Ausscheidungshärtung der β-Phase beruhen. Die zusammengesetzte Struktur von duktilen α-Körnern in einer harten Matrix mag der Grund für das gute in-pile Kriechverhalten von stranggepressten und kaltverformten Druckrohren sein.